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“機器人科學家”"夏娃"可以加速發現新藥

發布時間:2020-11-24 13:44

在2015年Royal Society journal Interface發表的文章中,英國科學家稱可以使用“機器人科學家”更加快速和廉價地發現新藥。該團隊使用設計的“機器人科學家”夏娃發現了一種有抗癌性質的新化合物可能可以用于治療瘧疾。



“機器人科學家”是科學自動化研究的產物,他們可以自動生成和檢驗科學假設用以解釋實驗現象,使用機器人做實驗,分析實驗結果并修正這些假設,重新開始新的實驗,自動化由科學假設引導的高通量實驗?!皺C器人科學家”可以比人工更好地記錄實驗結果,并可以溯源每個樣品結果。


在2009,"亞當",由Aberystwyth和Cambridge大學設計的“機器人科學家”成為世界上第一臺可以自動發現新的科學知識的人工智能系統。由設計"亞當"的同一團隊在Manchester大學為了能夠更快更經濟地發現新藥設計了"夏娃"。在文章中,作者詳細描敘了如何使用“機器人科學家”發現治療瘧疾,非洲昏睡癥和南美洲錐蟲病的新藥。


“未被重視的熱帶疾病使數百萬的人感染至死,并導致人道主義災難”,據劍橋系統生物學中心和生物化學系的教授Steve Oliver 稱,“我們知道導致這些疾病的原因是寄生蟲并使用小分子藥治療這些疾病。但是藥物研發的速度和花費及經濟回報導致大型藥企難以顧及這些疾病。"


""夏娃"利用人工智能從上一輪的成功候選藥物的信息中發現更有可能作用于目標靶點的新藥物。她使用一種基于工程酵母的新型篩選系統,這樣可以排除對于細胞有毒性的化合物,并選擇僅阻斷寄生蟲蛋白的作用而不影響與人源相似的蛋白的功能。這樣可以降低藥物發現的費用,不確定性并加快藥物發現速度.”


"夏娃"可以每天篩選10000種化合物,從上一輪的成功候選藥物的信息種使用機器學習的方法挖掘新的候選化合物,使得"夏娃"在藥物發現領域具有和人類科學家相比擬的智能,而不是一套單純的自動化裝備。


為了驗證系統,科學家建立了檢測作用于導致瘧疾,非洲昏睡癥和南美洲錐蟲病寄生蟲的關鍵蛋白的細胞生物學方法并測試了1500種對這些病臨床有效的化合物。通過實驗,"夏娃"發現了一種原本認為可以治療癌癥的化合物可以抑制瘧疾寄生蟲的一種關鍵蛋白DHFR的作用,抑制該蛋白作用的化合物目前正用于治療數百萬罹患瘧疾的兒童,而隨著瘧疾寄生蟲的耐藥性的提高,發現新的藥物變得越來越急迫。


"盡管科學家不斷努力,人們目前沒有發現能抑制DHFR并通過臨床的新化合物", 文章通訊作者Professor King稱,”"夏娃"可能在對領域有重大貢獻,而不僅僅是一臺使用新策略的“機器人科學家”。"


參考文獻:

Williams, K. and Bilsland, E. et al. Cheaper faster drug development validated by the repositioning of drugs against neglected tropical diseases. Royal Society journal Interface; 4 Feb 2015.


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